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国际金属加工网 2018年06月12日

2015年3月,曼在哥本哈根研发中心向业界展示ME-LGI发动机

在近日于伦敦召开的国际海事组织(IMO)海上环境保护委员会第72届会议(MEPC 72)上,成员国代表一致同意,航运业产生的二氧化碳(CO2)总排放量至2050年应减少50%,并努力逐步实现“零”排放。在2个月前,IMO秘书长林基泽曾强调,自2020年起执行的0.5%“限硫令”不会更改。在海事界不断推进减排的大背景下,选择怎样的清洁燃料实现清洁航运成了当前业界关注的热点。

除了低硫燃油和液化天然气(LNG),液化石油气(LPG)、甲醇、生物燃料和氢,谁将令航运业“青眼有加”?近年来的多个研究项目及成功装船应用的案例表明,在航运业从应用单一燃料迈向多燃料的过程中,甲醇发动机这一此前较为“小众”的动力系统,有望成为船东的新选择。

理论:理想的清洁燃料

日前,甲醇协会(MI)在其官网发布消息称,名为“可持续的船用甲醇”(SUMMETH)的研究项目已结束,其成果肯定了甲醇作为船舶燃料的可行性。事实上,航运业对于甲醇作为船舶燃料的探索已有十余年。自2009年以来,全球已开展包括“SUMMETH”在内的7个相关研究项目,参与其中的科研院所、造船企业、船舶检验机构、发动机厂商及相关配件供应商达50家左右。

根据多个科研项目的结果,就用作船舶燃料而言,甲醇颇具竞争力。就减排效果来说,甲醇发动机与LNG发动机相差无几,能使硫化物(SOX)、氮氧化物(NOX)、颗粒物(PM)排放分别减少99%、60%及95%,从而很好地满足海事法规要求。此外,甲醇在室温下呈液态,无需加压即可储存,便于运输,已有超过100年的安全海运历史;即便泄漏,也能够实现生物降解,尤其是在水中可迅速稀释至“无毒级别”,对环境和海洋生物的负面影响较小。

就环保性能而言,有质疑的声音认为,制造甲醇需要大量化石燃料,从能量守恒的角度来看,甲醇的碳排放量并不低。不过,随着部分国家及地区企业开始通过碳捕获等方式来生产低碳甲醇,如瑞典正探索利用纸浆厂废弃物等可再生原料生产生物甲醇,这种燃料有望更加“绿色”。

研发:发动机技术成熟

今年2月,Waterfront Shipping公司宣布,将再租用4艘计划于明年交付的甲醇运输船,其动力系统便是能够以甲醇为燃料的ME-LGI双燃料发动机,由曼柴油机与透平公司(MDT)研发。而在2016年,这家航运公司就租用了7艘安装ME-LGI机的甲醇运输船,后者是全球首批采用甲醇发动机的新建船舶。Waterfront Shipping总裁Paul Hexter表示,自2016年以来,7艘甲醇运输船一直安全可靠地运营。这一成功经验使得该公司再次租用4艘新船,使其船队中以甲醇为燃料的船舶的占比增加到40%。

根据曼对其ME-LGI双燃料发动机的介绍,ME-LGI机在其ME-GI双燃料机的基础上于2015年研发成功,技术成熟。就量产而言,目前三井造船的玉野发动机工厂、现代重工的发动机部门都成功生产过该型机,为上述7艘甲醇运输船提供动力。不仅如此,曼有关负责人表示,通过加装燃料增压喷射阀(FBIV)等,其已装船的二冲程发动机都可以改装为ME-LGI机。

另一船用发动机巨头瓦锡兰集团同样早已掌握甲醇发动机技术。2015年,瑞典船东Stena Line旗下“Stena Germanica”号渡船通过改装,安装了1台瓦锡兰6ZAL40S双燃料发动机,以甲醇作为主要燃料,成为全球首艘以甲醇为燃料的船舶。

“Stena Germanica”号渡船

此外,在安全性方面,据MI首席运营官Chris Chatterton介绍,当前甲醇发动机的燃料供应系统通常采用双层设计以防燃料泄漏,且可通过向储罐注入氮气的方式确保运行安全。

商用:使用障碍较少

对航运企业而言,一种新型动力系统能够成功商用,不仅取决于其技术是否成熟,还关乎其使用成本及燃料是否易于加注。而在这些方面,甲醇发动机的障碍并不大。

据曼市场方面的负责人介绍,其ME-LGI机于2016年进入市场以来,价格已大幅下降。不仅如此,曼已装船的发动机改装为ME-LGI机的成本也相对较低。就配套设备而言,与超低温下才能呈液态的LNG相比,甲醇的储罐技术难度小,因而成本较低。Chris Chatterton分析认为,与在航船舶通过改装使用LNG燃料相比,使用甲醇所需的改装费用可减少75%。此外,就价格来说,与其他低硫船用燃料相比,甲醇也具有一定的成本优势。

那么,曾经困扰LNG发动机的“燃料加注难”问题,是否也会限制甲醇发动机的使用?对此,不少业界人士认为,作为被广泛使用、运输的化学品——2017年运输量约2670万吨——甲醇在全球港口或传统的船用燃料补给中心都较易获取,在这些地点加装加注设施难度较小、成本较低;在海上亦能以类似LNG的模式,通过加注船来获取;储存运输的难度、危险性都较小。

限制:相关法规将出台

作为一种低闪点燃料(LFL),甲醇的闪点为12摄氏度左右。闪点是挥发性液体在空气中蒸发形成可燃混合物的最低温度,船舶的传统燃料重油(HFO)的闪点为60摄氏度。这意味着,与传统燃油相比,甲醇燃料更加易燃,较难满足相关海事安全法规要求。

对此,有业界专家表示,IMO《使用气体或低闪点燃料船舶国际安全规则》(IGF Code)将会进一步修订,有望在未来几年内完成。届时,甲醇燃料在海事业的应用有望不再受闪点问题的制约。


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